MFC程序員WTL指南(2)ATL界面類

在這一系列文章中，我將首先介紹ATL的窗口類，畢竟WTL是構建與ATL之上的一系列附加類，所以需要很好的了解ATL的窗口類。介紹完ATL之後我將介紹WTL的特性以並展示它是如何使界面編程變得輕而易舉。

WTL是個很酷的工具，在理解這一點之前需要首先介紹ATL。WTL是構建與ATL之上的一系列附加類，如果你是個嚴格使用MFC的程序員那麼你可能沒有機會接觸到ATL的界面類，所以請容忍我在開始WTL之前先羅索一些別的東西，繞道來介紹一下ATL是很有必要地。

在本文的第一部分，我將給出一點ATL的背景知識，包括一些編寫ATL代碼必須知道的基本知識，快速的解釋一些令人不知所措的ATL模板類和基本的ATL窗口類。

“活動模板庫”（Active Template Library）是一個很古怪的名字，不是嗎？那些年紀大的人可能還記得它最初被稱為“網絡組件模板庫”，這可能是它更准確的稱呼，因為ATL的目的就是使編寫組件對象和ActiveX控件更容易一些（ATL是在微軟開發新產品ActiveX-某某的過程中開發的，那些ActiveX-某某現在被稱為某某.NET）。由於ATL是為了便於編寫組件對象而存在的，所以只提供了簡單的界面類，相當於MFC的窗口類（CWnd）和對話框類（CDialog）。幸運的是這些類非常的靈活，能夠在其基礎上構建象WTL這樣的附加類。

WTL現在已經是第二次修正了，最初的版本是3.1，現在的版本是7（WTL的版本號之所以這樣選擇是為了與ATL的版本匹配，所以不存在1和2這樣的版本號）。WTL 3.1可以與VC 6和VC 7一起使用，但是在VC 7下需要定義幾個預處理標號。WTL 7向下兼容WTL 3.1，並且不作任何修改就可以與VC 7一起使用，現在看來沒有任何理由還使用3.1來進行新的開發工作。

ATL-style 模板

即使你能夠毫不費力地閱讀C++的模板類代碼，仍然有兩件事可能會使你有些頭暈，以下面這個類的定義為例：

這樣作是合法的，因為C++的語法解釋說即使CMyWnd類只是被部分定義，類名CMyWnd已經被列入遞歸繼承列表，是可以使用的。將類名作為模板類的參數是因為ATL要做另一件詭秘的事情，那就是編譯期間的虛函數調用機制。

如果你想要了解它是如何工作地，請看下面的例子：

這句代碼static_cast<T*>(this) 就是竅門所在。它根據函數調用時的特殊處理將指向B1類型的指針this指派為D1或D2類型的指針，因為模板代碼是在編譯其間生成的，所以只要編譯器生成正確的繼承列表，這樣指派就是安全的。（如果你寫成：

就會有麻煩) 之所以安全是因為this對象只可能是指向D1或D2（在某些情況下）類型的對象，不會是其他的東西。注意這很像C++的多態性（polymorphism），只是SayHi()方法不是虛函數。

要解釋這是如何工作的，首先看對每個SayHi()函數的調用，在第一個函數調用，對象B1被指派為D1，所以代碼被解釋成：

由於D1沒有重載PrintClassName()，所以查看基類B1，B1有PrintClassName()，所以B1的PrintClassName()被調用。

現在看第二個函數調用SayHi()，這一次對象被指派為D2類型，SayHi()被解釋成：

這一次，D2含有PrintClassName()方法，所以D2的PrintClassName()方法被調用。

這種技術的有利之處在於：

• 不需要使用指向對象的指針。
• 節省內存，因為不需要虛函數表。
• 因為沒有虛函數表所以不會發生在運行時調用空指針指向的虛函數。
• 所有的函數調用在編譯時確定（譯者加：區別於C++的虛函數機制使用的動態編連），有利於編譯程序對代碼的優化。

節省虛函數表在這個例子中看起來無足輕重（每個虛函數只有4個字節），但是設想一下如果有15個基類，每個類含有20個方法，加起來就相當可觀了。

好了，關於ATL的背景知識已經講的構多了，到了該正式講ATL的時候了。ATL在設計時接口定義和實現是嚴格區分開的，這在窗口類的設計中是最明顯的，這一點類似於COM，COM的接口定義和實現是完全分開的（或者可能有多個實現）。

ATL有一個專門為窗口設計的接口，可以做全部的窗口操作，這就是CWindow。它實際上就是對HWND操作的包裝類，對幾乎所有以HWND句柄為第一個參數的窗口API的進行了封裝，例如：SetWindowText() 和 DestroyWindow()。CWindow類有一個公有成員m_hWnd，使你可以直接對窗口的句柄操作，CWindow還有一個操作符HWND，你可以講CWindow對象傳遞給以HWND為參數的函數，但這與CWnd::GetSafeHwnd()（譯者加：MFC的方法）沒有任何等同之處。

CWindow 與 MFC 的CWnd類有很大的不同，創建一個CWindow對象占用很少的資源，因為只有一個數據成員，沒有MFC窗口中的對象鏈，MFC內部維持這一個對象鏈，此對象鏈將HWND映射到CWnd對象。還有一點與MFC的CWnd類不同的是當一個CWindow對象超出了作用域，它關聯的窗口並不被銷毀掉，這意味著你並不需要隨時記得分離你所創建的臨時CWindow對象。

在ATL類中對窗口過程的實現是CWindowImpl。CWindowImpl 含有所有窗口實現代碼，例如：窗口類的注冊，窗口的子類化，消息映射以及基本的WindowProc()函數，可以看出這與MFC的設計有很大的不同，MFC將所有的代碼都放在一個CWnd類中。

還有兩個獨立的類包含對話框的實現，它們分別是CDialogImpl 和 CAxDialogImpl，CDialogImpl 用於實現普通的對話框而CAxDialogImpl實現含有ActiveX控件的對話框。

任何非對話框窗口都是從CWindowImpl 派生的，你的新類需要包含三件事情：

1. 一個窗口類的定義
2. 一個消息映射鏈
3. 窗口使用的默認窗口類型，稱為window traits

窗口類的定義通過DECLARE_WND_CLASS宏或DECLARE_WND_CLASS_EX宏來實現。這輛個宏定義了一個CWndClassInfo結構，這個結構封裝了WNDCLASSEX結構。DECLARE_WND_CLASS宏讓你指定窗口類的類名，其他參數使用默認設置，而DECLARE_WND_CLASS_EX宏還允許你指定窗口類的類型和窗口的背景顏色，你也可以用NULL作為類名，ATL會自動為你生成一個類名。

讓我們開始定義一個新類，在後面的章節我會逐步的完成這個類的定義。

接下來是消息映射鏈，ATL的消息映射鏈比MFC的簡單的多，ATL的消息映射鏈被展開為switch語句，switch語句正確的消息處理者並調用相應的函數。使用消息映射鏈的宏是BEGIN_MSG_MAP 和 END_MSG_MAP，讓我們為我們的窗口添加一個空的消息映射鏈。

我將在下一節展開講如何如何添加消息處理到消息映射鏈。最後，我們需要為我們的窗口類定義窗口的特征，窗口的特征就是窗口類型和擴展窗口類型的聯合體，用於創建窗口時指定窗口的類型。窗口類型被指定為參數模板，所以窗口的調用者不需要為指定窗口的正確類型而煩心，下面是是同ATL類CWinTraits定義窗口類型的例子：

調用者可以重載CMyWindowTraits的類型定義，但是一般情況下這是沒有必要的，ATL提供了幾個預先定義的特殊的類型，其中之一就是CFrameWinTraits，一個非常棒的框架窗口：

ATL的消息映射鏈是對開發者不太友好的部分，也是WTL對其改進最大的部分。類向導至少可以讓你添加消息響應，然而ATL沒有消息相關的宏和象MFC那樣的參數自動展開功能，在ATL中只有三種類型的消息處理，一個是WM_NOTIFY，一個是WM_COMMAND，第三類是其他窗口消息，讓我們開始為我們的窗口添加WM_CLOSE 和 WM_DESTROY的消息相應函數。

你可能注意到消息響應函數的到的是原始的WPARAM 和 LPARAM值，你需要自己將其展開為相應的消息所需要的參數。還有第四個參數bHandled，這個參數在消息相應函數調用被ATL設置為TRUE，如果在你的消息響應處理完之後需要ATL調用默認的WindowProc()處理該消息，你可以講bHandled設置為FALSE。這與MFC不同，MFC是顯示的調用基類的響應函數來實現的默認的消息處理的。

讓我們也添加一個對WM_COMMAND消息的處理，假設我們的窗口有一個ID為IDC_ABOUT的About菜單：

需要注意得是COMMAND_HANDLER宏已經將消息的參數展開了，同樣，NOTIFY_HANDLER宏也將WM_NOTIFY消息的參數展開了。

ATL的另一個顯著不同之處就是任何一個C++類都可以響應消息，而MFC只是將消息響應任務分給了CWnd類和CCmdTarget類，外加幾個有PreTranslateMessage()方法的類。ATL的這種特性允許我們編寫所謂的“嵌入類”，為我們的窗口添加特性只需將該類添加到繼承列表中就行了，就這麼簡單！

一個基本的帶有消息映射鏈的類通常是模板類，將派生類的類名作為模板的參數，這樣它就可以訪問派生類中的成員，比如m_hWnd（CWindow類中的HWND成員）。讓我們來看一個嵌入類的例子，這個嵌入類通過響應WM_ERASEBKGND消息來畫窗口的背景。

讓我們來研究一下這個新類。首先，CPaintBkgnd有兩個模板參數：使用CPaintBkgnd的派生類的名字和用來畫窗口背景的顏色。（t_ 前綴通常用來作為模板類的模板參數的前綴）CPaintBkgnd也是從CMessageMap派生的，這並不是必須的，因為所有需要響應消息的類只需使用BEGIN_MSG_MAP宏就足夠了，所以你可能看到其他的一些嵌入類的例子代碼，它們並不是從該基類派生的。

構造函數和析構函數都相當簡單，只是創建和銷毀Windows畫刷，這個畫刷由參數t_crBrushColor決定顏色。接著是消息映射鏈，它響應WM_ERASEBKGND消息，最後由響應函數OnEraseBkgnd()用構造函數創建的畫刷填充窗口的背景。在OnEraseBkgnd()中有兩件事需要注意，一個是它使用了一個派生的窗口類的方法（即GetClientRect()），我們如何知道派生類中有GetClientRect()方法呢？如果派生類中沒有這個方法我們的代碼也不會有任何抱怨，由編譯器確認派生類T是從CWindow派生的。另一個是OnEraseBkgnd()沒有將消息參數wParam展開為設備上下文（DC）。（WTL最終會解決這個問題，我們很快就可以看到，我保證）

要在我們的窗口中使用這個嵌入類需要做兩件事：首先，將它加入到繼承列表：

其次，需要CMyWindow將消息傳遞給CPaintBkgnd，就是將其鏈入到消息映射鏈，在CMyWindow的消息映射鏈中加入CHAIN_MSG_MAP宏：

任何CMyWindow沒有處理的消息都被傳遞給CPaintBkgnd。應該注意的是WM_CLOSE，WM_DESTROY和IDC_ABOUT消息將不會傳遞，因為這些消息一旦被處理消息映射鏈的查找就會中止。使用typedef是必要地，因為宏是預處理宏，只能有一個參數，如果我們將CPaintBkgnd<CMyWindow, RGB(0,0,255)>作為參數傳遞，那個“,”會使預處理器認為我們使用了多個參數。

你可以在繼承列表中使用多個嵌入類，每一個嵌入類使用一個CHAIN_MSG_MAP宏，這樣消息映射鏈就會將消息傳遞給它。這與MFC不同，MFC地CWnd派生類只能有一個基類，MFC自動將消息傳遞給基類。

到目前為止我們已經有了一個完整地主窗口類（即使不完全有用），讓我們看看如何在程序中使用它。一個ATL程序包含一個CComModule類型的全局變量_Module，這和MFC的程序都有一個CWinApp類型的全局變量theApp有些類似，唯一不同的是在ATL中這個變量必須命名為_Module。

下面是stdafx.h文件的開始部分：

atlbase.h已經包含最基本的Window編程的頭文件，所以我們不需要在包含windows.h，tchar.h之類的頭文件。在CPP文件中聲明了_Module變量：

CComModule含有程序的初始化和關閉函數，需要在WinMain()中顯示的調用，讓我們從這裡開始：

Init()的第一個參數只有COM的服務程序才有用，由於我們的EXE不含有COM對象，我們只需將NULL傳遞給Init()就行了。ATL不提供自己的WinMain()和類似MFC的消息泵，所以我們需要創建CMyWindow對象並添加消息泵才能使我們的程序運行。

// main.cpp:
#include "MyWindow.h"
CComModule _Module;
int WINAPI WinMain(HINSTANCE hInst, HINSTANCE hInstPrev,
　　　　　　　　　 LPSTR szCmdLine, int nCmdShow)
{
　　 _Module.Init(NULL, hInst);
　　 CMyWindow wndMain;
　　 MSG msg;
　　 // Create & show our main window
　　 if ( NULL == wndMain.Create ( NULL, CWindow::rcDefault,
　　　　　　　　　　　　　　　　 _T("My First ATL Window") ))
　　 {
　　　　 // Bad news, window creation failed
　　　　 return 1;
　　 }
　　 wndMain.ShowWindow(nCmdShow);
　　 wndMain.UpdateWindow();
　　 // Run the message loop
　　 while ( GetMessage(&msg, NULL, 0, 0) > 0 )
　　 {
　　　　 TranslateMessage(&msg);
　　　　 DispatchMessage(&msg);
　　 }
　　 _Module.Term();
　　 return msg.wParam;
}

上面的代碼唯一需要說明的是CWindow::rcDefault，這是CWindow中的成員（靜態數據成員），數據類型是RECT。和調用CreateWindow() API時使用CW_USEDEFAULT指定窗口的寬度和高度一樣，ATL使用rcDefault作為窗口的最初大小。

在ATL代碼內部，ATL使用了一些類似匯編語言的魔法將主窗口的句柄與相應的CMyWindow對象聯系起來，在外部看來就是可以毫無問題的在線程之間傳遞CWindow對象，而MFC的CWnd卻不能這樣作。

這就是我們的窗口：

我得承認這確實沒有什麼激動人心的地方。我們將添加一個About菜單並顯示一個對話框，主要是為它增加一些情趣。

我們前面提到過，ATL有兩個對話框類，我們的About對話框使用CDialogImpl。生成一個新對話框和生成一個主窗口幾乎一樣，只有兩點不同：

1. 窗口的基類是CDialogImpl而不是CWindowImpl。
2. 你需要定義名稱為IDD的公有成員用來保存對話框資源的ID。

現在開始為About對話框定義一個新類：

ATL沒有在內部實現對“OK”和“Cancel”兩個按鈕的響應處理，所以我們需要自己添加這些代碼，如果用戶用鼠標點擊標題欄的關閉按鈕，WM_CLOSE的響應函數就會被調用。我們還需要處理WM_INITDIALOG消息，這樣我們就能夠在對話框出現時正確的設置鍵盤焦點，下面是完整的類定義和消息響應函數。

我使用一個消息響應函數同時處理“OK”和“Cancel”兩個按鈕的WM_COMMAND消息，因為命令響應函數的wID參數就已經指明了消息是來自“OK”按鈕還是來自“Cancel”按鈕。

顯示對話框的方法與MFC相似，創建一個新對話框類的實例，然後調用DoModal()方法。現在我們返回主窗口，添加一個帶有About菜單項的菜單用來顯示我們的對話框，這需要再添加兩個消息響應函數，一個是響應WM_CREATE，另一個是響應菜單的IDC_ABOUT命令。

在指定對話框的父窗口的方式上有些不同，MFC是通過構造函數將父窗口的指針傳遞給對話框而在ATL中是將父窗口的指針作為DoModal()方法的第一個參數傳遞給對話框的，如果象上面的代碼一樣沒有指定父窗口，ATL會使用GetActiveWindow()得到的窗口（也就是我們的主框架窗口）作為對話框的父窗口。

對LoadMenu()方法的調用展示了CComModule的另一個方法－GetResourceInstance()，它返回你的EXE的HINSTANCE實例，和MFC的AfxGetResourceHandle()方法相似。（當然還有CComModule::GetModuleInstance()，它相當於MFC的AfxGetInstanceHandle()。）

這就是主窗口和對話框的顯示效果：

我會繼續講WTL的，只是會在第二部分。我覺得既然這些文章是寫給使用MFC的開發者的，所以有必要在投入WTL之前先介紹一些ATL。如果你是第一次接觸到ATL，那現在你就可以嘗試寫一些小程序，處理消息和使用嵌入類，你也可以嘗試用類向導支持消息映射鏈，使它能夠自動添加消息響應。現在就開始，右鍵單擊CMyWindow項，在彈出的上下文菜單中單擊“Add Windows Message Handler”菜單項。

在第二部分，我將全面介紹基本的WTL窗口類和一個更好的消息映射宏。

2003年3月22日，本文第一次發表。